肋柱整板式锚索在漳龙线挡墙加固中的应用

李昶，雷能忠，周钦

(1.南昌铁路勘测设计院有限责任公司，江西南昌330002；2.武夷学院土木工程与建筑学院，福建武夷山354300)

肋柱整板式锚索在漳龙线挡墙加固中的应用

李昶1，雷能忠2，周钦1

(1.南昌铁路勘测设计院有限责任公司，江西南昌330002；2.武夷学院土木工程与建筑学院，福建武夷山354300)

描述了漳龙线K120+135～+215段路肩挡土墙的病害特征，依据工程地质条件对病害成因进行分析。对挡土墙进行了稳定性定量计算，提出采用肋柱整板式锚索对既有挡土墙进行加固，给出了肋柱整板式锚索设计方案。

肋柱式锚索；挡土墙；漳龙线

1 工程概况

漳龙线修建于20世纪90年代，设计线路等级较低，路基工程多为高填深挖，陡坡路基。漳龙线K120+ 135～+215段线路为左堤右堑，左侧既有为浆砌片石路肩墙，墙高3～10m，墙面凹凸不平，墙面2条由墙顶贯通至墙底的裂缝，缝宽1～5mm，现已用水泥砂浆修补，墙体下部外鼓，路肩墙外观见图1。

图1 路肩墙外观

2 工程地质条件与路肩墙病害特征

2.1 工程地质情况

工程地处丘陵区，地层情况：表层填筑土，褐黄、棕红色，填料为粉质黏土夹强风化岩块，稍密，厚3～10 m；其下为残坡积粉质黏土，褐黄、棕红色，含大量角砾，硬塑，中压缩性，厚1～3m；下伏砂岩，全风化层厚1～3m，灰白、褐黄、紫灰色，呈密实砂夹土状，可见原岩结构；以下强～弱风化含砾砂岩，钙质胶结，节理裂隙较发育。测区附近未发现有活动断裂通过，区域构造稳定性较好。地下水不发育，地表水主要为雨季坡面流水。地层情况详见代表性路基横断面图（图2）。

图2 路基横断面

2.2 路肩墙病害特征

漳龙线K120+135～+215段左侧既有为浆砌片石路肩墙，墙高3～10m，挡墙墙面呈现凹凸不平感，局部表层砂浆有脱落，在K120+136、K120+170两处有一裂缝沿平台直接贯穿到挡墙底部，裂缝呈“S”型，缝宽约1～5mm，并在墙底部墙面有鼓胀现象，现已用水泥砂浆修补，墙体下部外鼓，挡墙外倾严重；K120+170处墙顶存在裂缝，缝宽2～3mm。挡墙病害情况特征见图3。根据工务段2010年4月重新设置的灰块观测，现已出现裂缝，表明墙体仍在开裂。依据相关规范，评估报告中指出墙体结构基本密实，厚度50～110cm，K120+140、K120+145、K120+165、K120+180、K120+ 200、K120+210、K120+215不密实，K120+150、K120+ 160、K120+175、K120+205存在脱空。综合评估属于不稳定挡墙，需加固处理。

图3 挡土墙病害照片

3 路肩墙病害原因分析

路肩墙脚受雨水冲刷，挡墙基础埋深不足，地基持力层受力不均匀，挡土墙抗倾覆能力较差；在铁路长期的运营中，列车产生的动荷载效应，既有路基填筑土密实度较差，地表降雨渗入路基土体，而且部分泄水孔堵塞，排水不畅，导致土体强度降低，土压力增大，从而引起路肩墙开裂；路肩墙墙背土体回填不密实，受渗水水流的长期淘蚀，土体中细小颗粒局部流失，形成空洞，影响路肩墙的稳定[1]。

4 挡墙加固方案的设计

4.1 计算参数

在参考分析、研究既有地质资料基础上，对场地进行地质调绘，获得漳龙线K120+135～+215段挡墙处设计参数见表1。

4.2 挡墙稳定性计算

依据该工程的质量检测及评估报告，墙体厚度0.5～1.1m，本挡土墙最高处10m，挡墙内部砌体已风化脱落，石块之间粘结很弱，与土体融为一体。外部墙体亦多处出现裂缝，挡墙整体性亦较差。故本次计算不考虑挡土墙支挡作用，而挡土墙下部自然山坡，现场调绘未见山坡土体滑动及鼓出迹象。

根据以上分析，保守取滑面位于挡墙与地面线交界处，滑面平行于土层分界线。根据《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）滑坡推力按下式计算[2]：

取K=1.05，经计算得剩余下滑力E=314.992 KN，下滑力方向平行于滑面方向，与水平面夹角α= 41.433°。

表1 岩土类型及设计参数

4.3 挡墙加固措施设计

结合现场地形条件，采用肋柱整板式锚索对既有挡墙进行加固，加固横断面示意图见图4。

图4 挡土墙加固横断面图

根据《铁路路基支挡结构设计规范》设计锚固力按下式计算：

式中Pt-设计锚固力，F-单根锚索承受滑坡下滑力，φ-滑面内摩擦角，α-锚索与滑动面相交处滑面倾角，β-锚索与水平面内摩擦角，λ-折减系数。因墙后土体不密实，取折减系数取0.9。

经计算得出设计锚固力Pt=292.2KN,取300KN。

钢绞线采用高强度低松驰的预应力钢绞线(φ= 15.2mm)。

由下式计算所需锚索根数：

计算得n=3根。

锚固体长度分两步计算，根据水泥砂浆与锚固张拉钢材粘结强度计算锚固长度及锚固体与孔壁抗剪强度确定锚固长度，取两者之间较大者。锚索灌注砂浆采用M35水泥砂浆,孔径采用130mm。为提高锚固力，考虑锚索锚固段主要位于强～弱风化含砾砂岩中。

水泥砂浆与锚固张拉钢材粘结强度的锚固长度计算：

计算得lsa=2.3m

固体与孔壁抗剪强度锚固长度计算：

计算得la=7.3m。取锚固段长度为8m。

考虑自由段长度深入潜在滑动面不小于1m,且根据岩土层走向，自由段长度按8～12m考虑。最终依据挡墙不同高度肋柱整板式锚索沿墙面布置见图5。

图5 肋柱整板式锚索布置立面示意图

因墙背填料及填筑土土体较松散，锚索施工钻孔过程中容易塌孔卡钻。在锚索钻孔前在锚索钻孔孔位采用小导管注浆加固挡墙后土体，为钻孔施工创造有利条件。在肋板施工完成后于墙面新设泄水孔，孔深较注浆范围略长，以防止滞水引起边坡二次病害[3]。

5 结语

本工程已于2013年完工，从现场已实施情况看，达到了预期加固效果，保了线路安全运营，且施工中未中断既有线运营，取得了良好的经济效益。经过几次雨季的考验，监测未发现墙面及出现新的裂缝及变形，有效解决了病害。

铁路路基挡墙病害较多，可采取工程地质勘察等手段查明病害情况，分析其产生的原因并采取有效对策。挡墙加固设计方案是否合理取决于选取合适的地质参数及采用合理的地质模型。一般在山区低等级道路，不宜采用重力挡土墙等圬工方量较大的工程加固设计，而轻型的肋柱整板式锚索则成为一种常常使用的支挡结构。

[1]中华人民共和国铁道部.TB10001-2005铁路路基设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2005.

[2]中华人民共和国铁道部.TB10025-2006铁路路基支挡结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2006.

[3]铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册(路基)[S].北京:中国铁道出版社,1992.

（责任编辑：华伟平）

Application of the Column-anchor Cable to Retaining W all Reinforcement in Zhang-long Railway

LIChang1，LEINengzhong2，ZHOU Qin1
（1.Nanchang Railway Survey and Design Institute Co.,LTD，Nanchang，Jiangxi330002；2.Department of Civil Engineering and Architecture,Wuyi University,Wuyishan，Fujian 354300）

The disease Characteristics of retaining wall in the Zhang-long Railway K120+135 to+215 sections is described,and the causes were analyzed according to the engineering geological conditions.The stability of retaining wall is calculated.The layout of reinforcement of retaining wall is the column-anchor cable.The design scheme of column-anchor cable is given in detail.

column-anchor cable;retaining wall;Zhang-long Railway

TU476.4

A

1674-2109(2016)09-0066-03

2016-03-11

福建省科技计划重点项目（2014Y0040）和国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室开放基金资助资助（FJKLGH2015K003）。

李昶（1984-），男，汉族，工程师，主要从事铁路工程岩土勘察与设计的研究。

雷能忠（1969-），男，汉族，教授，主要从事工程地质灾害防治与国土资源勘查的教学与研究。